面试刷题23:类加载过程和双亲委派机制？

jvm赋能java跨平台的能力，而类加载机制是深入理解java的必要条件。

我是李福春，我在准备面试，今天的问题是：

java的类加载机制是怎样的？什么是双亲委派原则？

答：java的类加载过程分为 加载，链接，初始化。
加载：即从数据源（jar,class,网络）加载class文件到jvm，映射为class对象，如果不是classFile结构，抛出ClassFormatError;
链接：把第一步得到的class对象转换到jvm环境，进行验证（字节信息是否符合jvm规范，否则抛出VerifyError）,准备（为静态变量分配内存空间），解析（常量池中的符号引用替换为直接引用）；
初始化：即为静态变量和静态代码块赋值。

java的类加载器部分的加载器分4类，见上图。
BootStrapClassLoader:加载jre/lib下的jdk的jar包，具有超级权限，是最顶级的类加载器；
ExtensionClassLoader:加载jre/lib/ext下的jar包，加载jdk的扩展程序包；
ApplicationClassLoader:加载当前应用classpath下的jar包或者class文件；
自定义ClassLoader：用户自定义的类加载器，一般是为了进行进程隔离，或者自己操纵字节码；

双亲委派机制：即为了避免类信息被重复加载和程序的安全性，父加载器优先子加载器加载类型到jvm，子加载器无法加载父加载器已经加载到jvm中的类型信息。


下面做一下扩展：针对面试官可能会追问的细节。

类加载器体系

指定超级加载器的目录和时机： ```java # 指定新的bootclasspath，替换java.*包的内部实现 java -Xbootclasspath: your_App

a意味着append，将指定目录添加到bootclasspath后面

java -Xbootclasspath/a:<your_dir> your_App

p意味着prepend，将指定目录添加到bootclasspath前面

java -Xbootclasspath/p:<your_dir> your_App

 
<br />
<br />指定扩展加载器的目录：
```java
java -Djava.ext.dirs=your_ext_dir HelloWorld
 

指定系统加载器的实现类：

java -Djava.system.class.loader=com.yourcorp.YourClassLoader HelloWorld

打印出类加载器： ```java package org.example.mianshi.classloader;

import java.util.Collection;

/**

• 作者: carter
• 创建日期: 2020/3/31 12:41
• 描述: 类加载器的层级关系
  */

public class PrintClassLoaderApp {

public static void main(String[] args) {
 
    System.out.println("PrintClassLoaderApp 的类加载器是："+PrintClassLoaderApp.class.getClassLoader());
    System.out.println("parent 的类加载器是："+ PrintClassLoaderApp.class.getClassLoader().getParent());
    System.out.println("parent.parent 的类加载器是："+ PrintClassLoaderApp.class.getClassLoader().getParent().getParent());
    System.out.println("Collection 的类加载器是："+ Collection.class.getClassLoader());
 
}

}

 
<br />输出结果：<br />我使用的java10，PlatformClassLoader替代了ExtensionClassLoader;
```java
PrintClassLoaderApp 的类加载器是：jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@4459eb14
parent 的类加载器是：jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@2ac1fdc4
parent.parent 的类加载器是：null
Collection 的类加载器是：null

自定义类加载器

自定义类加载器一般用来进行进程内隔离，或者需要自己操纵字节码的场景。


过程如下：
1，通过名称找到二进制代码，即class文件；
2，使用class文件创建对应的class对象；


示例代码如下：

package org.example.mianshi.classloader;
 
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
 
/**
 * 作者:     carter
 * 创建日期:  2020/3/31 14:24
 * 描述:     自定义类加载器
 */
 
public class CustomerClassLoaderApp extends ClassLoader {
 
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
 
        byte[] bytes = loadClassFromFile(name);
 
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
    }
 
    private byte[] loadClassFromFile(String name) {
 
        InputStream inputStream = getClass().getClassLoader()
                .getResourceAsStream(name.replace(".", File.separator) + ".class");
 
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        int nextValue = 0;
        try {
            while ((nextValue = inputStream.read()) != -1) {
                byteArrayOutputStream.write(nextValue);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        byte[] buffer = byteArrayOutputStream.toByteArray();
 
 
        return buffer;
    }
}

如何加速类加载

1,   AOT , 即提前把字节码编译成机器码，然后在启动的时候指定机器码的位置，


2，AppCDS ,即提前把类信息加载成为元数据，使用内存映射技术，免除类加载和解析的开销。

小结

本节回顾了jvm的类加载过程，类加载器的层次，双亲委派原则，


然后指明了自定义类加载器的使用场景和基本过程，以及给了一个简单的例子；


最后给出了两种加速类加载器速度的方法。

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